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Dezember 2018

Kunststoffrohre

Unser Kältefachbetrieb hat von einem Ingenieurbüro ein Leistungsverzeichnis erhalten, das wir auspreisen sollen. Bei der zu errichtenden Anlage handelt es sich um einen Kaltwassersatz mit Rohrbündelverdampfer und einem angeschlossenen Sekundärnetz (mit Wasser) aus Kunststoffrohren zur Versorgung von Umluft¬kühlern in Büroräumen. Für die Kunststoffrohre wird im Leistungsverzeichnis ein bestimmtes Fabrikat ange¬geben. Gibt es bei den Eigenschaften der Kunststoffrohre Unterschiede? Können wir ein anderes Fabrikat oder einen anderen Typ einsetzen?


Die wesentlichste Unterscheidung bei Kunststoffrohren ist die Einteilung in Rohre, die sauerstoffdiffusions­dicht sind und Rohre, die nicht sauerstoffdiffusionsdicht sind. Kunststoffrohre gelten nach DIN 4726 als sau­erstoffdicht, wenn sie eine maximale Sauerstoffdurchlässigkeit von weniger als 0,1 mg/(l∙d) bei einer Was­sertemperatur von 40 °C aufweisen.

Bei den nicht sauerstoffdichten Rohren liegt der entsprechende Wert der Sauerstoffdurchlässigkeit bei 5 mg/(l∙d). Vergleicht man diesen Wert mit dem Sauerstoffgehalt von Trinkwasser aus dem Wasserhahn mit 10 mg/l, so entspricht dies praktisch einer Wasserneubefüllung nach jeweils zwei Tagen.

Diese Verhältnisse gelten streng genommen nur für die in DIN 4726 festgelegte Temperatur von 40 °C. Diese Temperatur ist z.B. für den Kühlwasserkreis zwischen Kaltwassersatz und Rückkühler üblich (gefüllt mit Wasser-Glykol). Bei tieferen Temperaturen des Kälteträgers Wasser ist die Sauerstoffdiffusion geringer. Sie ist aber noch so groß, dass Korrosion insbesondere an Übergängen Stahl-Kupfer nicht ausgeschlossen werden kann. Die Firma Georg-Fischer gibt für das vorisolierte Rohrsystem COOL-FIT 2.0 einen Wert für die Sauerstoffdiffusion bei < 20 °C von 0,31 mg/(m2∙d) an (gemessen nach DIN 53380). Es wäre eine genaue Un­tersuchung erforderlich, um den Einfluss dieses Wertes auf die Korrosion zu ermitteln. Diese Untersuchung kann man sich aber sparen, wenn man sauerstoffdiffusionsdichte Rohre verwendet.

Bei Kaltwassersätzen mit Rohrbündelverdampfer ist im Fall eines Trockenexpansionsverdampfers der Kälteträger Wasser im Mantel aus schwarzem Stahl. Innerhalb dieses Mantels befinden sich außer dem Wasser auch sehr viele Kupferrohre. Diese Mischinstallation aus Kupfer und schwarzem Stahl ist bei Anwesenheit von Sauerstoff einer stärkeren Korrosion ausgesetzt als bei Bauteilen aus ausschließlich schwarzem Stahl. Weiterhin sind im Sekundärnetz in der Regel weitere Bauteile aus schwarzem Stahl oder Guss verbaut (z.B. Pufferspeicher, Pumpengehäuse). Und in den Umluftkühlern strömt das Wasser i.d.R. durch Kupferrohre. Das Sekundärnetz ist also eine Mischinstallation aus Stahl, Guss, Kupfer und Kunststoffrohren.

Korrosion kann weitestgehend verhindert werden, wenn das gesamte Sekundärnetz sauerstoffdiffusionsdicht ausgeführt ist.

Für Sekundärnetze geeignete sauerstoffdiffusionsdichte Kunststoffrohre sind z.B. (Hersteller, Typ, Rohrmaterial):

  • Rehau, Rautherm-FW, Basisrohr aus PE-X und Sauerstoffsperrschicht,

  • Aquatherm, blue pipe MF OT, PP-R mit Glasfaser Anteil und Sauerstoffsperrschicht,

  • Aquatherm, blue pipe MF OT TI, wie das vorgenannte aber zusätzlich mit 13 mm PU-Isolierung und schwarzem PE-Mantelrohr.

    Bei dem vorisolierten Rohrsystem von Georg Fischer gibt es eine spezielle Ausführung COOL-FIT 2.0M, bei dem der Außenmantel der Verbundrohre aus Edelstahl und das Außenmaterial der Fittinge aus Aluminium besteht. Gemäß Herstellerangabe ist die Sauerstoffdiffusion bei dieser Ausführung mit der Erweiterung „M“ gleich Null. Die Sperrschicht ist das Außenrohr aus Metall.

    Zusätzlich sollte auf den Einsatz von Panzerschläuchen für den Anschluss der Umluftkühler verzichtet wer­den, da diese aus Gummi bestehen und sehr durchlässig für Sauerstoff sind.

    Ein zweites Unterscheidungsmerkmal von Kunststoffrohren ist der Längenausdehnungskoeffizient. Das o.g. Rohr der Firma Rehau hat zum Beispiel einen Längenausdehnungskoeffizient von 0,00015 1/K. Dieser ist um den Faktor 13 größer als der von Stahlrohr. Bei dem o.g. Rohr der Firma aquatherm sind Glasfasern im Kunststoffrohr enthalten um die Längenausdehnung  zu reduzieren. Der Längenausdehnungskoeffizient be­trägt deshalb nur 0,000035 1/K und ist somit nur noch 3-mal mal so hoch wie bei Stahl.

    Beim vorisolierten Rohrsystem der Firma Georg Fischer wurde der Längenausdehnungskoeffizient ebenfalls durch eine konstruktive Maßnahme reduziert. Es handelt sich bei dem System mit der Erweiterung „M“ um ein Verbundrohr mit einem inneren PE-Rohr und einem Außenrohr aus Edelstahl. Beide Rohre sind kraft­schlüssig durch einen Isolierschaum verbunden. Wenn das Innenrohr bei der Abkühlung des Wassers von z.B. 25 °C auf 10 °C bestrebt ist, sich zusammenzuziehen, so wird dies aber vom äußeren Edelstahlrohr wei­testgehend verhindert, da dessen Temperatur sich nur sehr wenig ändert, denn für das äußere Rohr ist die Temperatur der umgebenden Luft entscheidend. Die Firma Georg-Fischer bietet ihren Kunden an, die je­weilige Längenänderung mit einem Programm zu berechnen.

    Ein dritter Unterschied zwischen den Rohrsystemen ist die Montagetechnologie. Für das Rohr der Firma Rehau und Georg Fischer gibt es Elektroschweißmuffen. Dies ist eine bewährte Technologie für PE-Rohre und wird bei erdverlegten Gas- und Wasserrohren schon seit 30 Jahren eingesetzt.

    Für das Rohr der Firma Rehau gibt es auch ein Schiebehülsenverfahren. Das Rohr der Firma Aquatherm wird in der Regel mit Spiegelschweißmaschinen verbunden. Das hat den Nachteil, dass man Rohre mit gro­ßen Nennweite in einen langen Gang nicht an der Decke verbinden kann, weil man die Maschine nicht an die Decke bekommt.  Es werden dann i.R. 6 m lange Rohrstücken am Fußboden vormontiert, die jeweils mit Flanschen enden. An der Decke werden dann die Flansche mit Schrauben verbunden. Ein Vorteil des Rohres von Aquatherm ist aber, dass Einschweißsattel zur Verfügung stehen. Diese sind insbesondere für die Mon­tage von Thermometern oder Manometern in Kältezentralen sehr vorteilhaft.

    Weiterhin muss das alternative Fabrikat eine ausreichend hohe Druckfestigkeit besitzen und für die Be­triebstemperaturen geeignet sein. Bei der Montage des Rohres im Freien spielt die UV-Beständigkeit eine Rolle. Alle oben im Text genannten Kunststoffrohre sind nicht UV-beständig. Von den oben erwähnten Rohrsystemen wäre nur das Verbundrohr mit der Erweiterung „M“ im Produktnamen von der Firma Georg-Fischer UV-beständig, da dieses ein Edelstahlrohr als Außenrohr besitzt.